磁场与电磁感应

1、高考物理电学部分第二轮复习的建议全国物理学科高考大纲其主导思想仍然注重对学生能力的考察，纵观近几年的试题，不难发现，物理 试题既常规又有所创新，不刻意追求热点，注重对物理基础知识和基本能力进行考查；注重对物理过程分 析、建立物理模型及运用数学知识处理物理问题的综合能力的考查。一 注重高考研究，吃透考纲与历年考题。进行仔细的试题研究、科学的规律总结、深入的对策研究、可行的实践活动，只有这样才可能有高效 的课堂教学。1. 近三年试题欣赏【2008年高考I卷电学试题】20T.矩形导线框abed固定在匀强磁场中，磁感线的方 向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向 里，磁感应强度 B随时间变

2、化的规律如图所示.若规定顺时 针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是【答案】0*i/A23 t4 t/si/AI0：I。1234 t/sI0 TAI。1 2 34 t/sB【解析】01s内B垂直纸面向里均匀增大，定的感应电流，方向为逆时针方向，排除 圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除CD则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒A、C选项；2s3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线 B选项，D正确。25T.(22分)如图所示，在坐标系 xOy中，过原点的直线 OC与x轴正向的夹角 一匀强电场，在第二、三象限内有一匀强磁场，其上边界与电场边界重叠，右边界为 平行于y轴的虚

3、线，磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。一带正电荷以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域，并从O点射出，粒子射出磁场的速度方向与=120，在OC右侧有 y轴，左边界为图中q、质量为m的粒子 x轴的夹角=30，大小为V,粒子在磁场内的运动轨迹为纸面内的一段圆弧，且弧的 半径为磁场左右边界间距的2倍，粒子进入电场后，在电场力的作用下又由O点返回磁场区域，经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用时间恰好粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求：(1) 粒子经过A点时的速度方向和 A点到x轴的距离；(2) 匀强电场的大小和方向；(3) 粒子从第二次离开磁

4、场到再次进入电场所用的时间。【2008年高考n卷电学试题】19T. 一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U,经一段时间后，油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为一A.2v、向下B.2v、向上C.3 v、向下D.3 v、向上U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是【答案】C【解析】当不加电场时，油滴匀速下降，即f=kv=mg;当两极板间电压为 U时，油滴向上匀速运动，即F电=kv+mg,解之得：F电=2mg,当两极间电压为一U时,电场力方向反

5、向，大小不变，油滴向下运动，当匀速运动时，F 电+ m g= kv /+,解之得：v=3v,C项正确.21T.如图,一个边长为I的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为I的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直,ba的延长线平分导线框.在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒 定速度沿ab方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正.下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是【答案】CbABCD【解析】从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大,

6、A项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变,B项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为C.24T.（19分）如图所示，一直导体棒质量为m、长为L、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为L的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）;导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直于导轨所在平面.开始时,给导体棒一个平行于导轨 的初速度vo.在棒的运动速度由vo减小

7、至V1的过程中，通过控制负载电阻的阻 值使棒中的电流强度I保持恒定.导体棒一直在磁场中运动.若不计导轨电阻， 求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率.【2007年高考I卷电学试题】XXXXXXX XXXd8XX XXXXX XXX20T.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点 .电场线 与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如 图.由此可知c点的电势为【答案】BA.4 VB.8 VC.12 VD.24 V24V解析:运用一个结论：在匀强电场中，任意一族平行线上等距离的两点的电势差相等，所以Uab

8、=Ucd,所以c点电势为8V;21T.如图所示丄00 L，为一折线，它所形成的两个角/ LOO 和/ 00 L 均为45折线的右边有；X匀强磁场.其方向垂直于纸面向里.一边长为I的正方形导线框沿垂直于 00 的方向 以速度v作匀速直线运动，在 t = 0的刻恰好位于图中所示位置 .以逆时针方向为导线 框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流一时间（I 一-1）关系的是（时间以I/v为单位）【答案】D，切割的有效长度在逐渐变大，且为逆时针，所以BD中选一个，由于BD两项中第2解析:由初始位置可得秒是一样的，没有区别.在第3秒内，线框已经有部分出上面磁场，切割的有效长度在减少，且为顺时针方

9、向，所以只有D选项是正确的.25T.（22分）两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于XXXXi*E1I:bVVXX9PL1*XXVL i1*XXf两屏交线的直线为 x轴和y轴，交点0为原点，如图所示，在y0,0xO,xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在0点处有一小孔，一束质量为m、带电量为q（q0）的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮.入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值.已知速度最大的粒子在0xa的区域中运动的时间之比为2 : 5,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场

10、中作圆周运动的周期.试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）.【2007年高考H卷电学试题】19T.如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为To,轨未加磁场:kQq = m匚T磁场指向纸里:警-qvB=r4 2m rT12磁场指向纸外:警 + qvB=r4 2m rT22道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示.现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则【答案】ADvA.右磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B.右磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C.右磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D.右磁场方向指

11、向纸外，质点运动的周期将小于T0【分析】匀速圆周运动、库仑定律、洛仑兹力、左手定则等知识列出：比较上述式子,Ti To, T2V To,故AD选项正确。21T.如图所示，在 PO、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场、磁场方向均垂直 于纸面.一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界 P重合,导线框与磁场区域的 尺寸如图所示.从t= 0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域 .以btctf为线框中的电动势&的正 方向，以下四个 t关系示意图中正确的是【答案】CABJiCD【分析】第一阶段,bc边刚进入磁场，线框中的感应电动势方向为负方向，1=-Blv

12、 ;第二阶段，因bc与de产生的感应电动势等大，反向，所以&2=0。第三阶段，因de产生的电动势为正方向，af产生的感应电动势也为正方向， 所以& 3=2BIv+BIv=3BIv。第四阶段，af切割磁感线，产生的感应电动势为负方向，& 4=-2 Blv，故正确答案为 C。25T.（20分）如图所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀速电场，场强大小为 E.在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸X面向里.A是y轴上的一点，它到坐标原点 O的距离为h;C是x轴上的一点， 到O的距离为L.一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入磁

13、场区域.并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角不计重力作用试求:(1) 粒子经过C点速度的大小和方向；(2) 磁感应强度的大小 B.【2006年高考I卷电学试题】i7T .图中为一“滤速器” 水平方向经小孔 0进入a、 于纸面的方向加一匀强磁场 述目的的办法是【答案】A. 使a板电势高于B. 使a板电势低于C. 使a板电势高于D. 使a板电势低于装置示意图 .a、b为水平放置的平行金属板b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,使所选电子仍能够沿水平直线 00运动,由ADb板，磁场方向垂直纸面向里 b板,磁场方向垂直纸面向里 b板,磁场方向垂直纸面向外 b板，磁场方向垂直纸面向外，一

14、束具有各种不同速率的电子沿，可在a、b间加上电压，并沿垂直0射出.不计重力作用.可能达到上2iT.如图所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨 aob(在纸面内),磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨 c、d分别平行于oa、ob放置.保持导轨之间接触良好， 金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程：以速率v移动d,使它与ob的距离增大 一倍；再以速率 v移动c,使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c, 使它回到原处；最后以速率2v移动d,使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻 R的电量的大小依次为 Qi、A. Qi = Q2= Q3= Q4C. 2Qi= 2Q2

15、= Q3= Q4Q2、Q3和Q4，则【答案】AB. Qi = Q2= 2Q3= 2Q4D. Qi 丰 Q2= Q3M Q4dXXXXxX亠.X25T.(20分)有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内 上电压后，小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d,与电动势为八 内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点.已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后,小球所带电荷符号与 该极板相同，电量为极板电量的a倍 (a E2,Ei E2,Ei E2,处在

16、匀强磁场中ab放在导轨上并与F拉杆ab,使它由静止开始向右运动.杆和导轨的 .用E表示回路中的感应电动势,i表示回路中的 ，电阻消耗的功率等于【答案】BDB.安培力的功率的绝对值D.iE，磁场方向垂直于导轨25T.(20分)如图所示，在x 0的区域中，存在磁感应强度大小分别 为Bi与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里且Bi B2.一个带负电荷的X XX X X XX X X XBiX XX X X XX X X Xj 4X X X X X XX X X XX XX X X XX X X X粒子从坐标原点 0以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过0点,B1与B2的比值应满

17、足什么条件？2. 近三年试题分析试卷选择题1的考点选择题2的考点计算题的考点2008 年I卷电磁感应 磁场变化 产生电流 图象识别带电粒子先通过磁场 后通过电场求电场求时间难度:0.688区分度:0.528难度:0.156区分度:0.605有43.5%的考生得0分有1.2%的考生得满分2008 年n卷平行板电容器带电油滴沿电场线匀速运 动有变化的空气阻力电磁感应，导体框通过 磁场，产生电流，图象识 别导体棒切割磁感线求感应电动势的平均值求负载电阻上消耗的平均功率难度:0.612 区分度:0.408难度:0.403 区分度:0.294难度:0.417区分度:0.6892007 年I卷匀强电场 电

18、势咼低电磁感应，导体框通过 磁场，产生电流，图象识 别带电粒子先通过磁场后通过电场求轨迹边界难度:0.837区分度:0.260难度:0.501区分度:0.361难度:0.159区分度:0.6122007 年n卷带负电的质点在重叠的电 场磁场中做匀速圆周运动 ， 判断周期电磁感应，导体框通过 磁场，产生电动势，图象 识别带电粒子先通过电场平抛后通过磁场匀圆求磁场难度:0.494 区分度:0.496难度:0.567 区分度:0.284难度:0.287 区分度:0.6902006 年I卷速度选择器导体棒切割磁感线 判断电量平行板电容器带电油滴沿电场线匀加速运动2006 年n卷电场叠加判断导体棒切割磁

19、感线 判断电阻消耗的功率带电粒子先通过强磁场，后通过 弱磁场通过分析可得出以下特点：1电学内容（实验除外）在试卷中所占比重较为稳定，基本上是两个选择题，一个计算题（压轴题）2考察重点非常集中，每年均涉及带点粒子在电磁场中的运动和电磁感应，且带点粒子的运动均以压轴题形式出现。3计算题都未涉及到电磁感应，显示出一定的延续性和统一性。4电学必考题：电磁感应；带电粒子运动（电场磁场）；3. 2008年全国各地高考试题:选择题计算题全国卷n匀强电场中电荷受力感应电流图像电磁感应北京交变电流粒子在电磁场中运动电磁感应江苏逻辑电路电势差与电场强度自感现象粒子在电磁场中运动电磁感应上海电势能与电场力做功交变电

20、流电磁感 应带点粒子运动远距离输电粒子在电场中运动电磁感应广东回旋加速器交变电流电路分析粒子在电场中运动电磁感应各地试卷的分析结果：1考察重点较为一致，还是以粒子在场中的运动和电磁感应现象作为核心内容。2值得注意的是几份试卷的计算题均有电磁感应内容，这是和全国卷I的较大区别。3选择题所涉及知识点较为分散，仅从08年试题看，对交变电流的考察次数较多。4.电学试卷命题趋势1电学选择题的命题预期：(1) 高考选择题仍将注重物理学科的主干知识的考察、同时可能与生活实际相结合。交流电等问题可能会在选择题中出现。毕竟作为高中物理的必要部分，交变电流已经连续几年没有在卷中出现，也有一定的出现概率。2电学计算

21、题的命题预期：(1) 由带电粒子在电磁场中运动结合动力学、运动学知识构成一类题目。(05、06、07、08全国卷I的25题均是如此)(2) 由电磁感应与直流电路、安培力、牛顿定律、能量守恒定律等知识构成另一类题目。(2003、2004两年全国卷I的电学试题即如此)二 注重试题编与、及时讲评与反馈，提咼有效性1. 精心选择资料、筛选信息，把编写试题作为备课的切入点。例如单根导体棒切割磁感线的习题编制，可选以下试题：1如图所示,平行长直金属导轨置于竖直平面内 ，间距为I，导轨上端接有阻值为 R的电阻，质量为m的导 体垂直跨放在导轨上，并搁在支架上导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好，他们之间的摩擦

22、不计在导轨 平面内有一矩形区域内存在着垂直向里的匀强电场，磁感应强度大小为 B.开始时，导体棒静止.当磁场以速度V0匀速向上运动时，导体棒随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒仍处于磁场区域内 求(1) 导体棒所达到的恒定速度；(2) 导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率是多少？=解：(1)设导体棒所达到的恒定速度为v,则感应电动势 E=BI(V1 -V)t感应电流 l=E/R感应电流所受的安培力 F=BI I =B 2 12(v0-v)/R: - -根据二力平衡得 B 2 12(v0-v)/R = mg-解得 v = v1-mgR/B2l2(2) 电路中消耗的电动势为P,则 P

23、=I2R= B 2 l 2(v0-v)2/R= m2g2R/B2l22.如图所示，为足够长的光滑导轨 MN和PQ,导轨相距为L,上端MP之间连接的电阻为 R,并处于垂直纸 面向外的均匀磁场中，磁感应强度的大小 B随时间t的变化规律 B= k t ,其中k为大于零的常数.质量为m 的金属捧ab垂直导轨放在 MP附近，从静止开始下滑，当下滑高度为 h时速度恰好最大 大小为B1,设金属捧电阻为r,导轨电阻忽略不计.求金属捧能达到的最大速度.解:金属捧达到最大速度时，由于金属棒切割磁感线而产生的感应电动势为E1=B1Lv由于磁感应强度的变化而产生的感应电动势为E2= 一 = S-B = kS = kL

24、ht t t电流强度为I = B1Lv khLR rmg=B1Bj Lvm khLR rvm =mg(r R)B12L2khB1此时磁感应强度当重力和安培力平衡时，加速度为零，速度达到最大值mg=B1IL3质量为m的金属杆ab，以一定的初速度vo从一光滑平行金属导轨底端向上滑行 ，导轨平面与水平面成 e角,两导轨之间用一电阻 r相连，如图若有磁感应强度为 B的匀强磁场垂直穿过轨道平面 ，导轨与杆电阻不 计，金属杆上行到某一高度后又返回下行，则上行与下行回到底端的两个过程比较【答案】 BCDA. 所用时间上行大于下行B. 电阻R产生的热量上行时小于初动能，下行时小于最大重力势能C电阻R上通过的电

25、荷量上行等于下行D.金属杆ab受到磁场力的冲量大小上行等于下行 解:由楞次定律知，感应电流阻碍导体相对磁场的运动，因此，上行时导体所受安培力沿轨道平面向下；下行时安培力沿轨道平面向上由牛顿第二定律可知，上行时加速度较大，又上、下行位移等大，所以t上v t下,A错误；E上行时,q1= It t同理，下行时,q2=,C正确;R RR上行时,对任一小段时间有,It=BIIt=BIqt,对整个过程有4.如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与水平面垂直 导线AB可以在导轨上无摩擦地自由滑动，设导轨足够长 从静止开始下滑的过程中最大速度是多少BLvm cos解:mgsin a =BIL cos a = BL cos a RI=工lt=Blq，结合C选项知,选项D正确.，导